(57)【要約】バリエータを有する無段変速機における入力トルクおよび出力トルクの推定方法が提供される。この方法は、変速機入力および／または出力速度を決定するステップ（２０２）と、変速機入力および／または出力速度を、変速機を介して複数の変速機コンポーネントの各々に反映させることによって、当該複数の変速機コンポーネントの各々の速度を計算するステップ（２０４）と、該複数の変速機コンポーネントの各々の速度変化率を計算するステップ（２０８）と、を含む。複数の変速機コンポーネントの各々の慣性トルクは、そのそれぞれの速度変化率および所定のコンポーネント慣性値（２０９）に基づいて計算される（２１０）。この方法は、バリエータのモータトルクを決定するステップ（２１１）と、バリエータのモータトルクを、変速機を介して変速機入力および出力に反映させることによって、変速機入力トルクおよび変速機出力トルクを計算するステップ（２１２）と、をさらに含む。計算された変速機入力および出力トルク値は、バリエータと変速機入力との間、およびバリエータと変速機出力との間にそれぞれある複数の変速機コンポーネントの計算された慣性トルク値を考慮して調整される。【選択図】図２
2019523849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バリエータを有する無段変速機における入力トルクおよび出力トルクの推定方法であって：
変速機入力および／または出力速度を決定するステップと；
前記変速機入力および／または出力速度を、当該変速機を介して前記複数の変速機コンポーネントの各々に反映させることによって、前記複数の変速機コンポーネントの各々の速度を計算するステップと；
前記複数の変速機コンポーネントの各々の速度変化率を計算するステップと；
前記複数の変速機コンポーネントの各々の慣性トルクを、当該コンポーネントそれぞれの速度変化率および所定のコンポーネント慣性値に基づいて計算するステップと；
前記バリエータのモータトルクを決定するステップと；
前記バリエータの前記モータトルクを、前記変速機を介して前記変速機入力および出力に反映させることによって、変速機入力トルクおよび変速機出力トルクを計算するステップと；
前記バリエータと前記変速機入力との間、および前記バリエータと前記変速機出力との間にそれぞれある前記複数の変速機コンポーネントの計算された慣性トルク値を考慮して、前記計算された変速機入力および出力トルク値を調整するステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記変速機入力および／または出力速度を決定する前記ステップが、前記変速機入力および／または出力速度をそれぞれ測定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記変速機入力および／または出力速度を決定する前記ステップが、入力信号に基づいて、所望の変速機入力／または出力速度を計算することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記入力信号がオペレータ要求信号を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記入力信号が、前記変速機内の同期クラッチの測定された同期クラッチ速度を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記調整された変速機出力トルク値を、前記バリエータの前記モータトルクを制御するトルク制御プロセスに適用するステップをさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記変速機入力が原動機によって駆動され、かつ当該方法が、前記原動機を予想される動力要求に対して準備するために、前記調整された変速機入力トルク値を原動機制御ポロセスに適用するステップをさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記原動機を予想される変速機シフト事象に対して準備するために、前記計算された慣性トルク値を変速機シフトトルク管理プロセスに適用するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両分野に関し、より詳細には、バリエータを有する無段変速機が使用された車両に関する。本発明は、このような変速機におけるトルクをより正確に推定する方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
無段変速機（ＣＶＴ）は、しばしばその中に複数の範囲を有する。無段変速機のより低い範囲での動作中、バリエータはそれらの範囲を通って比較的急速に加速することができる。無段変速機が有する範囲が多いほど、それらの範囲を通るバリエータの加速度は大きくなる。したがって、無段変速機における過渡トルクを推定し、したがって原動機（例えば、内燃機関または電気モータ）および／またはバリエータからの入力を制御して、特により低い範囲でのバリエータの高加速度に起因する、変速機におけるいかなる「トルクホール」またはトルク不足をも回避することが有利である。
【０００３】
しかしながら、複数の範囲を有する無段変速機では、バリエータ、ならびに、例えば変速機軸および遊星ギヤおよび関連するキャリアなどの無段変速機コンポーネントの慣性力により、このようなトルク推定値の精度が低下する。したがって、本発明の目的は、無段変速機における既存のトルク推定方法のこの不利益を排除または軽減することにある。
【０００４】
日本特許第４２７７４２４号明細書は、ベルトタイプの無段変速機における摩擦損失を低減するための設備を開示しており、トルク推定値計算において慣性力を考慮しているが、この開示された方法では、無段変速機内の複数の変速機コンポーネントの慣性トルクを計算し、それに従ってトルク推定値を調整することはなされていない。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、バリエータを有する無段変速機における入力トルクおよび出力トルクの推定方法を提供する。この方法は、変速機入力および／または出力速度を決定するステップと、変速機入力および／または出力速度を、変速機を介して複数の変速機コンポーネントの各々に反映させることによって、複数の変速機コンポーネントの各々の速度を計算するステップと、複数の変速機コンポーネントの各々の速度変化率を計算するステップと、を含む。複数の変速機コンポーネントの各々の慣性トルクは、そのそれぞれの速度変化率および所定のコンポーネント慣性値に基づいて計算される。この方法は、バリエータのモータトルクを決定するステップと、バリエータのモータトルクを、変速機を介して変速機入力および出力に反映させることによって、変速機入力トルクおよび変速機出力トルクを計算するステップと、をさらに含む。計算された変速機入力および出力トルク値は、次いで、バリエータと変速機入力との間、およびバリエータと変速機出力との間にそれぞれある複数の変速機コンポーネントの計算された慣性トルク値を考慮して調整される。
【０００６】
本発明の好適な実施形態を、添付の図面を参照して、ほんの一例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】無段変速機を示す概略図である。
【図２】図１に示す変速機におけるトルク推定方法のステップを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、本発明の方法を用いて制御することができる無段変速機（ＣＶＴ）の一例を示す概略図である。しかしながら、本発明の方法は、ここに示す特定の無段変速機構成が使用された用途のみを意図するものではないことを理解されたい。例えば、以下に説明するバリエータは油圧機械式バリエータであるが、他のタイプのバリエータを使用してもよい。適切な代替のバリエータは、例えば、電気式および機械式バリエータであろう。
【０００９】
変速機は、車両の原動機１（例えば、内燃機関、電気モータ）に連結された変速機入力軸２と、車両の車輪などの負荷（不図示）に連結される変速機出力軸４と、を備える。
入力軸２は、該入力軸２に平行に位置するバリエータ入力軸１０上に支持された第１の衛星ギヤ８と噛み合う、入力ギヤ６を支持している。入力軸１０は、概して１２で示されるバリエータ、この例では静油圧式バリエータを駆動する。バリエータ１２は、入力軸１０によって駆動される可変容量ポンプ１４を備える。ポンプ１４は、既知のタイプの制御要素または斜板１６を有し、一対の油圧ライン２０，２２によって油圧モータ１８に接続されている。モータ１８は、バリエータ出力ギヤ２６を支持するバリエータ出力軸２４に連結されている。副軸２８は、バリエータ軸１０，２４と平行に位置し、出力ギヤ２６と噛み合う第１の副軸ギヤ３０と、サミング（ｓｕｍｍｉｎｇ）変速機３４の第１のサンギヤ３６と噛み合う第２の副軸ギヤ３２と、を有する。
【００１０】
サミングまたは差動変速機３４は、無段変速機の第１および第２の、または低および高の範囲を表す、第１および第２の遊星ギヤセット３８，４８を備える。第１の遊星ギヤ３８の第１の遊星キャリア３９および第２の遊星ギヤ４８の第２のリングギヤ５０は、第１の低速クラッチ５２の形態の第１の連結コンポーネントの入力側に連結されている。第２の油性ギヤ４８の第２のサンギヤ４６は、第１の高速クラッチ５６の入力側に連結されている。第１の低速クラッチ５２および第１の高速クラッチ５６の出力側には、中間軸５８が連結されている。中間軸５８は、入力および出力軸２，４と同軸である。
【００１１】
第１の低速および高速クラッチ５２，５６は、サミング変速機３４を出力またはレンジ変速機６０と選択的に連結して、変速機３４，６０が互いに同軸になるようにしている。クラッチ５２，５６は両方ともに、サミング変速機３４と出力変速機６０との間に画定された連結スペースに配置されている。上述したように、低速および高速クラッチ５２，５６のそれぞれの入力側は、サミング変速機３４の第１および／または第２の遊星ギヤの少なくとも１つの要素に連結されている。第１の低速および高速クラッチ５２，５６のそれぞれの出力側は、変速機入力および出力軸２，４と同軸である中間軸５８に連結されている。出力変速機６０は、第３および第４の遊星ギヤセット６２，７２を備え、そのいずれもが中間軸５８に連結されて、無段変速機内の第３および第４の、またはローフォワードおよびハイフォワードの範囲を表している。第３の遊星ギヤセット６２の第３の遊星キャリア６５は、出力軸４で逆回転を提供するように回転に抗してスライドカラー８２によって選択的に保持され得る、リバース部材８０に連結されている。
【００１２】
第１の低速および高速クラッチ５２，５６は、中間軸５８に選択的に連結されているのみならず、第２の高速クラッチ８４の形態の第３の連結コンポーネントの入力側にも選択的に連結されている。第２の高速クラッチ８４は、第１の低速および高速クラッチ５２，５６とともに連結スペースに配置されており、出力側が第３の遊星キャリア６５に連結されている。
【００１３】
第３および第４の遊星ギヤセット６２，７２の第３および第４のリングギヤ６６，７６は互いに連結されており、かつ第２の低速クラッチまたはブレーキ要素９０に連結されている。第２の低速クラッチ９０が係合されると、第３および第４のリングギヤ６６，６７の回転が防止される。第４の遊星ギヤセットの第４の遊星キャリア７２は、出力軸４に連結されている。
【００１４】
この例示的な無段変速機はまた、サミングおよび出力変速機３４，６０間にバリエータ連結コンポーネントを含み得る。このバリエータ連結コンポーネント１００は、好ましくはクラッチであり、説明を容易にする目的でバリエータクラッチと称する。バリエータクラッチ１００の入力側は、出力ギヤ２６と同軸であり且つ同じバリエータ出力軸２４に連結されている第１の中間ギヤ１０２によって、バリエータ出力ギヤ２６に連結されている。第２の中間ギヤ１０４は、第１の中間ギヤ１０２と噛み合っている。バリエータクラッチ１００の入力側に連結されているのは、この第２の中間ギヤ１０４である。バリエータクラッチ１００の出力側は、第２の中間軸５８に連結されている。したがって、バリエータモータ１８は、バリエータクラッチ１００を介して出力変速機６０および出力軸４に直接連結されており、第１の低速および高速クラッチ５２，５６が両方ともに解放された場合には、サミング変速機３４を迂回することができる。
【００１５】
図１には、本発明の方法を実行するために使用することができる制御コンポーネントも示されている。方法ステップは、ＲＡＭメモリ１２２と双方向通信する電子制御ユニット（ＥＣＵ）または制御装置１２０によって実行される。メモリ１２２は、以下でより詳細に説明するように、この方法で処理されるデータを記憶する。少なくとも１つの回転入力速度センサ１２３は、制御装置１２０に現在の変速機入力速度に関する信号を提供するように、変速機入力軸２に隣接して配置されている。少なくとも１つの回転出力速度センサ１２４は、制御装置１２０に現在の変速機出力速度に関する信号を提供するように、変速機出力軸４に隣接して配置されている。少なくとも１つのオペレータ要求センサ１２６は、車両のオペレータ環境内に配置されており、オペレータが電力要求をすると、制御装置１２０に信号を送る。要求センサ１２６は、例えば（図示するような）アクセルペダルまたは手動制御を測定するために配置され得る。最後に、一対の圧力センサ１２８，１３０は、バリエータ内における圧力変化に関する信号を制御装置に送るように、バリエータ１２の油圧ライン２０，２２の各々に配置されている。
【００１６】
図２は、図１に示すような無段変速機におけるトルクを推定するための方法を採用した場合に、制御装置１２０によって実行されるステップを詳細に示すフローチャートである。まず、開始のステップ２００に続いて、変速機の入力および／または出力速度（すなわち、図１の入力および出力軸２，４の速度）を、入力および／もしくは出力速度センサ１２３，１２４によって測定するか、または計算し、入力ステップ２０２で受信データとしてこの方法に入力する。制御装置１２０は、様々な遊星ギヤセット３８，４８，６２，７２間の比率に関するデータ２０３をメモリ１２２に既に格納しており、プロセスステップ２０４において、この方法は、そのデータ２０３を使用して、変速機入力および／または出力速度に基づいて変速機内の複数のコンポーネントの速度を計算する。これは、変速機入力または出力のいずれかから無段変速機の様々な比率で変速機の速度を前方または後方に「反映」することによって行われる。換言すれば、これらの比率を逆に適用することによって、変速機の出力速度を用いて変速機の任意のコンポーネントの速度を計算することが可能である。
【００１７】
ギヤの噛み合い関係（すなわち、２つのギヤが互いに直接係合している場合）については、速度は、次の計算式を使用してその関係から反映され得る：
［式１］
速度ａ＝−（Ｎｂ／Ｎａ）×速度ｂ
ここで：
速度ａ＝ギヤ「ａ」の回転速度  速度ｂ＝ギヤ「ｂ」の回転速度  Ｎａ＝ギヤ「ａ」の歯数
Ｎｂ＝ギヤ「ｂ」の歯数
【００１８】
遊星ギヤ配置の場合、速度は、次の計算式を使用して遊星ギヤコンポーネントを介して反映され得る：
［式２］
サン速度＝キャリア速度×（（Ｎｒ／Ｎｓ）＋１）−リング速度×（Ｎｒ／Ｎｓ）
ここで：
サン速度＝サンギヤの回転速度
キャリア速度＝遊星キャリアの回転速度
リング速度＝リングギヤの回転速度
Ｎｒ＝リングギヤの歯数
Ｎｓ＝サンギヤの歯数
【００１９】
プロセスループ２０６では、所定期間にわたってコンポーネントの推定速度の変化を監視し、それによって、さらなるプロセスステップ２０８でこれらのコンポーネントの速度変化率を計算することが可能になる。
【００２０】
メモリ１２２はまた、変速機コンポーネントの各々についての所定の慣性モーメントに関するデータ２０９を記憶する。そのデータ２０９は、変速機コンポーネントの各々の慣性トルク（Ｔ）を計算するために、ステップ２０８で計算された速度変化率の値とともにプロセスステップ２１０で利用される。
計算に使用される式は次の通りである：
［式３］
Ｔ＝ｌａ
ここで：
ｌ＝慣性モーメント
ａ＝加速度（速度変化率）
【００２１】
バリエータ１２内の圧力センサからの圧力読み取り値は、バリエータにわたる圧力変化を決定することを可能にし、それは次いで、式Ｔ＝ｓｉｇｎ（ω）（ωは、バリエータ出力軸２４の角速度）を使用してバリエータからのモータトルク出力を計算するために使用され得る。このモータトルクデータは、入力ステップ２１１で制御装置１２０に提供される。プロセスステップ２１２において、この方法は、必要に応じて変速機において計算されたモータトルクを変速機を介して前後に反映することによって、変速機入力軸２および変速機出力軸４の両方におけるトルクを推定することができる。換言すれば、入力ステップ２０３からの所定の比率を適用することによって、バリエータモータトルクを使用して、変速機の入力および出力におけるトルクを計算することができる。
【００２２】
ギヤの噛み合い関係については、トルクは次の計算式を使用してその関係から反映され得る：
［式４］
トルクａ＝（Ｎａ／Ｎｂ）×トルクｂ
ここで：
トルクａ＝ギヤ「ａ」のトルク
トルクｂ＝ギヤ「ｂ」のトルク
Ｎａ＝ギヤ「ａ」の歯数
Ｎｂ＝ギヤ「ｂ」の歯数
【００２３】
遊星ギヤの場合、トルクは次の計算式を使用して遊星ギヤコンポーネントを介して反映され得る：
［式５］
トルクＲ＝（Ｎｒ／Ｎｓ）×トルクＳ
ここで：
トルクＳ＝サンギヤのトルク
トルクＲ＝リングギヤのトルク
Ｎｒ＝リングギヤの歯数
Ｎｓ＝サンギヤの歯数
【００２４】
最終のプロセスステップ２１４では、ステップ２１２からの計算された変速機入力および出力トルク値が、バリエータと変速機入力との間、およびバリエータと変速機出力との間にそれぞれある複数の変速機コンポーネントについてのステップ２１０からの慣性トルク値を考慮して調整される。換言すれば、入力または出力とバリエータとの間にある各コンポーネントの慣性トルクが、入力または出力トルクの数値から差し引かれる。したがって、無段変速機の入力または出力トルクのより正確な推定がなされる。
【００２５】
本発明にとって必須ではないが、この方法は、トルク推定が完了した後に、提供されたトルク推定に応じて実行されるいくつかの追加の制御ステップをさらに含むことができる。トルク制御プロセスステップ２１６では、バリエータのモータトルクを制御するために、調整された変速機出力トルク値が適用される。原動機制御プロセスステップ２１８では、予想される動力要求に対して原動機を準備するために、調整された変速機入力トルク値が適用される。最後に、変速機シフトトルク制御プロセス２２０では、予想される変速機シフト事象に対して原動機を準備するために、計算された慣性トルク値が適用される。
【００２６】
無段変速機内のコンポーネントの慣性トルク値を計算し、次いで慣性トルクを考慮して変速機の推定トルク値を調整することによって、本発明の方法は、無段変速機における実際のトルク値をより正確に推定することができる。次いで、これらの推定は、トルク制御、原動機／エンジン制御およびシフトトルク制御プロセスを可能にし、例えば、無段変速機が発進から初期範囲まで急速に移行する際に起こり得るトルク不足または「トルクホール」をより正確に補償することを可能にする。
【００２７】
本発明の範囲から逸脱することなく、修正および改良を加えることができる。
【図１】
2019523849.tif 000003
【図２】
2019523849.tif 000004
【国際調査報告】
2019523849.tif 000005
2019523849.tif 000006